轻刺猬。方案、说明

轻刺猬。无线电电子电气工程百科全书

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光刺猬如今，很难想象舞台、舞厅或音乐厅没有照明设备，这些设备通过不断改变亮度、颜色和空间位置的大量光束进行照明。在拟议的文章中，我们将讨论该组中最简单的照明设备之一。它会产生数十束白色或彩色光束，并在微控制器的控制下，将它们围绕条件轴旋转到音乐的节拍。

“Light hedgehog”从 220 V 网络消耗略高于 100 W 的功率，重量约为 3 kg。它专为音乐会节目、演出和迪斯科舞厅的灯光设计而设计。该装置的内部结构如图1所示。 XNUMX.

白炽灯5安装在面板10内，并配有不透明屏6，其消除了灯的直射光对房间的照明。反射器4由球形金属底座组成，其面向灯5的内表面粘有大量镜子碎片。由每个单独的片段反射并由透镜8聚焦的光线在空间中形成一种“刺猬”。发动机3旋转反射器4以及随之而来的光束，这在烟雾弥漫的环境中看起来尤其令人印象深刻。除了所列出的节点之外，控制单元12的印刷电路板、电源变压器11和风扇2安装在壳体1内。壳体7内用于冷却灯5的空气通过的孔12被封闭。不透明屏幕 9.

光刺猬

“轻刺猬”方案如图2所示。 1. 变压器T2（1，见图1）的总功率必须比灯EL5（1，见图15）的功率至少大20 ... 10,5 W。连接灯的变压器次级 (II) 绕组上的电压应为 11,5 ... 8 V。由于灯消耗的电流达到 2,5 A，因此应使用截面为 2 的导线将其连接到变压器至少 XNUMX mmXNUMX。

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旋转反射器的 M2 步进电机的控制单元的基础是 DD1 PIC12C508A-04 / P 微控制器，应使用编程器将表中的代码写入其程序存储器中。该微控制器只能编程一次，因此应非常小心地执行此操作。

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微控制器生成的信号通过 DD2 微电路的晶体管开关馈送到 M2 步进电机的绕组。它的每个输出都配备了一个保护二极管，二极管的公共阴极连接到端子 9。因此，电机绕组与抑制开关浪涌的二极管并联。

该程序提供了反射器的五种不同速度和两个旋转方向。这些参数的各种组合可产生照明效果。如果开关SA1的触点闭合，则速度/方向组合的变化根据程序周期性地发生。否则（开关打开），变化将由 DD4 芯片引脚 1 处接收到的脉冲同步。

DA1 LM324 芯片上组装有根据音乐节奏进行节拍的脉冲整形器。运算放大器DA1.1上的级联放大BM1麦克风接收到的音乐伴奏的声音信号。电阻R3——增益控制。然后，通过R7C6R8C7滤波器，信号进入运放DA1.2上放大器的输入，由AGC（自动增益控制）覆盖，从而保持DA1.2输出处的信号幅度恒定，无论音量如何的音乐。 AGC检测器组装在VD5二极管上，滤波器是R12C8，执行器是VT1晶体管。 VD6 二极管上的幅度检测器以及 R16R17C14 滤波器和 DA1.3 中继器突出显示了音乐信号的包络。 DA1.4运放上的阈值器件带有重试延迟单元，将包络转换为矩形脉冲，输入到DD3微控制器的GP1输入端。

控制节点的印刷电路板如图3所示。 10. 专为固定MLT电阻器和陶瓷电容器KM、K17-2、KD-50的安装而设计。氧化物电容器——K35-12或类似进口电容器。 PIC508C04A-12/R 微控制器可以替换为 PIC509C04A-1/R 麦克风 BM1001 - HMO15A。现代电话中使用的其他驻极体也适用，例如CZN-XNUMXE。

光刺猬

进口集成稳定器可替换为国产集成稳定器：LM7805-KR142EN5A、LM7809-KR142EN8A。 ULN2004AN 微电路的类似物是 K1109KT23。作为VT1，具有任意字母索引的KT315或KT3102系列晶体管是合适的。二极管 VD1-VD4 - 电流至少为 1 A 的整流器。任何低功率硅二极管都适合用作 VD5-VD8。

反射器直径（4，见图 1） - 100...150 毫米。在较小的一台上，很难放置足够数量的镜子碎片，而且超大的M2发动机将无法旋转。旧剧院聚光灯的铝制反射器可以用作反射器底座的毛坯。在极端情况下，您可以使用厚度不超过 1,5 毫米、尺寸至少 100x100 毫米的铝板自行制作底座。需要的是软铝，而不是难以变形的硬铝。

将水泥砂浆倒入合适尺寸的木箱中，将直径为 20...30 mm 的橡胶球压入其中，深度为 200 ... 250 mm，并使砂浆硬化。取出球并将铝板放入凹槽中后，通过半圆形木槌的敲击将工件形成球形。如果结果不完美，请不要沮丧。这不但没有恶化，甚至还使灯光效果变得多样化。在完成的底座中心，将套筒固定在电机轴上。为了不产生不必要的光反射，请在粘贴镜子碎片之前在底座的内表面涂上深色哑光漆。

有必要创造性地处理镜子碎片的准备和贴纸 - 所创造的效果的表现力取决于此。为了获得饱和颜色的光线，使用反射二向色滤光片作为镜子。有时可以在销售舞台设备的商店中找到它们。如果无法购买合适的滤光片，您将不得不限制自己使用单色光线，并使用“化妆包”或粉末包装中的 1,5 ... 2 毫米厚的普通镜子。较厚的则不起作用 - 反射器会变得太重。镜子被切割成边长为 15...20 毫米的近似方形碎片，并粘在底座的内表面上。

原则上，任何功率为 1 ... 50 W 的照明灯都适合作为 EL100，但是，为了获得明亮清晰的光线，其螺旋必须平坦且密集（匝数 - 彼此相邻）。除了功率之外，灯具还按色温分类，色温越低，光越“红”。传统白炽灯的特点是色温相对较低，因此位于光谱蓝色区域的颜色光线会显得暗淡。对于卤素灯来说，这个数字更高，但使用寿命更短。

建议使用KGM12-100-2 100W卤素灯。标称电压为 12 V 时，可持续使用 350 小时以上。可用的替代品为通用电气的 KGM 12-100（使用寿命 85 小时）、KGM 12-50（功率 50 W）或 FSR12-100。您也可以使用汽车雾灯。

灯和整个装置的耐用性很大程度上取决于灯板的质量。由于与插座接触不良，灯具的插针端子经常烧坏。合适的面板可以在进口卤素灯中找到。如果无法做到这一点，则可以通过将灯座的平坦部分夹在两个玻璃纤维条之间来固定灯，并将一根清除了绝缘层的单芯铜线紧紧缠绕在插针端子上。焊接在这里是没有用的，因为工作灯端子的温度高于焊料的熔点。还可以使用合适的螺丝端子，例如来自电源配电块的螺丝端子。无论如何，必须将由不耐热塑料制成的部件从灯上移开相当远的距离。

安装灯具时，应注意其螺旋面应面向面积最大的发光面的反射器，且该面的中心应位于装置的光轴上，如图1所示。 5 条点划线。保护屏的宽度比灯泡直径大XNUMX毫米。

由于EL1卤素灯的灯泡工作温度超过250°C，如果刺猬器内部密闭空间没有强制通风，灯泡就会过热直至灯泡软化变形。在高温的影响下，灯板经常被损坏，发动机控制单元的电子元件出现故障。计算机电源的 EC8025M12 风扇用于冷却设备。

反射器由 DShR-39 步进电机驱动。可能的替代品是 PBMG-200，它用于计算机的 90 英寸软盘驱动器。任何其他绕组电阻为 110 ... XNUMX 欧姆的步进电机也适用。

该装置的物镜是焦距为192毫米的双放大镜。另一种直径至少为 100 mm、焦距为 150 ... 300 mm 的也适用。后者可以通过将太阳圆盘的图像聚焦在一些不可燃表面上来近似确定。从透镜到表面的距离就是焦距。

“轻型刺猬”的身体由任何金属板制成。不建议使用塑料、胶合板等导热性、耐热性较差的材料。外壳的形状和尺寸并不重要，但它应该适合图 1 中所示的所有形状和尺寸。 5 结和细节。透镜孔的直径比其直径小 10...XNUMX mm。镜头用三个或四个夹子固定在周边。

该设备的初步组装是在没有镜头的情况下进行的。在距离反射器约300mm处，安装白色（例如纸板）屏幕。将标称电压的 1 ... 20% 的电压施加到 EL30 灯上，并沿光轴移动它，他们找到一个位置，在该位置上可以在屏幕上看到最拥挤的最小尺寸的光点组。屏幕。将灯固定在该位置后，测量距离 A（见图 1）。

接下来，安装透镜并将设备对准墙壁，距离 5 ... 10 m。在不改变灯和反射器相对位置的情况下，选择它们与透镜之间的距离，以便获得墙上有许多EL1灯丝的清晰图像。测量距离 B（见图 1）。当调整得当时，A和B之和约等于镜头的焦距。最终组装设备时，必须准确遵守所找到的距离。

控制单元的建立首先检查积分稳定器 DA2 (9 V) 和 DA3 (5 V) 输出端的电压。通过闭合 SA1 开关，使用示波器检查 DD2 微控制器的引脚 3、5、6 和 1 处是否存在频率周期性变化的矩形脉冲。如果它们不存在，则微控制器有故障或编程错误。 DD12 微电路的引脚 14,13、11,10 处应有类似的脉冲，但幅度约为 2 V。如果其中一个没有脉冲，且电压为零，则原因可能是电机绕组M2断路。

此外，在确保 BM1 麦克风输出之间的恒定电压在 1 ... 3 V 范围内后，它们会打开具有明显低频成分的节奏音乐。在连接到运放 DD1.1（引脚 8）输出的示波器屏幕上，应该可以看到音乐信号的波形，其幅度可以使用调谐电阻 R3 进行调整。当它变化十倍时，输出DD1.2（引脚14）处的信号幅度应保持约等于3V。否则，有必要检查晶体管VT1及相关元件的可用性，选择晶体管VT12的值电阻RXNUMX。

在音乐播放期间，DA2（引脚 3）的输出端应保持 1.3 ... 1 V 的恒定电平，并伴随着乐曲强节奏的爆发。 DA6 引脚 1.4 处的电压约为 4 V，根据音乐的性质略有不同。

仍然需要检查输出 DA1.4（引脚 7）是否存在矩形正脉冲。它们的持续时间取决于 C16R23 电路的参数，应为 100 ms。通过选择电阻R19的值可以消除间隙或不及时输出脉冲。

有时控制节点是由风扇产生的噪音触发的。在这种情况下，需要将BM1麦克风从风扇上拆下，甚至将其带到设备外。

“光刺猬”程序源码.

文学

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Andreev A. 光光学系统的设计。 - 安装 Pro，2000，第 3 号。
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作者：A. Bogdanov，克拉斯诺达尔

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